张晶

摘要：在当今游戏开发与设计行业中，“沉浸”指标已经成为衡量一个游戏成功与否的重要参数。在此基础之上，沉浸式音频（Inmmr sive Audio）的概念应运而生，其技术也被广泛运用于各类3D及VR游戏。因此，本文结合实例，探讨了在电子游戏开发中如何利用各种音频处理和交互技术，使声音适应于所需要呈现的游戏画面与世界观并尽可能的丰富玩家的游戏体验。

关键词：沉浸式;音频设计;游戏开发

中图分类号：TN912.2 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2019）05-0046-02

一、引言

如何设计沉浸式的游戏世界，让玩家完全融入到虚拟的故事情节中，是每一个游戏设计者需要重视的问题。Lindly曾提出，沉浸感取决于玩家在游戏中所获得的现场感、幻想感、成就感，而这些感官与心理上的刺激又建立在多媒体资源问的高度契合之上。

受限于早期游戏主机机能限制，游戏开发者们很难将画面、声音、故事三者做到完美的统一与发展。例如在复古的RPG游戏中，场景大多是固定烘焙的，游戏进程通常是线性且不可逆的，游戏的逻辑也很少有生态循环和自我发展。因此，早期的音频设计也通常以静态为主。

随着科技的进步，不断更新换代的游戏主机赋予了电子游戏愈来愈多的可能性：更高的硬件机能和图形处理能力使得开发者和艺术家们能够更好的表现出他们脑海中的“乌托邦”。同时，画质的不断提升使静态音频贴片不再符合时代的需要，游戏音频技术也必然向高互动与实时处理的方向进行发展。本着这样的考虑，笔者在下文讨论次世代游戏开发中沉浸式音频设计的要素。

二、声音的交互

声音的交互是增强玩家游戏体验的一个重要途径。一个恰如其分的声音反馈可以良好的烘托游戏气氛，为玩家提供隐性线索与心理暗示。

从经典游戏超级马里奥的音频设计变化即可以看出交互技术的应用以及变革方向。在最早的Fc版本中，玩家在撞击障碍物、敌人和道具的时候会触发不同的音效。然而，游戏中每个关卡音乐都是采用固定的LOOP播放，音效也是简单的触发机制。在2009年发售的WII版超级马里奥中，游戏中的声音除了与简单操作挂钩，更与游戏环境和玩家状态产生直接联系以增加玩家的“现实感”。例如在使用螺旋桨飞翔时，可以明显感觉到背景音乐的低频衰减和风声的加强—将玩家的高度变量与低通滤波器（LFO）和风声的电平相链接，来简单的模拟出在对应环境中的听觉变化。8年后，在Ns版超级马里奥奥德塞中，音频与游戏的进程联系的更加紧密了：同一个场景中，当玩家进入不同的区域时，不同的BGM会以淡入淡出的方式切换，使得音乐与场景的变化保持一致;同时，游戏内各种音效也更加侧重于声场及3D位置的设计，使玩家在脱离视角时仍能精准的感受到声音的提不。

例如，当炮弹从视角外飞射而来，玩家能够通过听觉感知其方位从而进行成功的躲避。假如这个炮弹被玩家身旁边的障碍物所阻挡，这个炮弹身上搭载的音效会使用一个截止频率变化的高通滤波器（HLF）来模拟声音通过障碍物发生衍射的物理现象。更有意思的是，在进入不同的地理环境时或视角时，BGM还会加入不同预设的混响效果以对声学环境进行模拟。

在xR游戏技术飞速发展的今天，声音的交互处理显得更加重要。在VR全息角度下，玩家视区盲点更大，而这些盲点只能通过体感、震动或者声音反馈来给予其提示。由于声音的可塑性更高，沉浸式音频设计更能为玩家提供“幻想感”。如今，主流虚拟现实游戏及开发引擎（如Unity 3D和Unread均使用EQ调频、多普勒效应、混响、3D音频等多种手段来对各种物理现象及HRTF原理进行模拟，并给予玩家以更为逼真的感受。

三、音响的实时处理

在沉浸式音频设计中，另一个要素——音响的实时处理（Procedural Audio）重點针对和解决的是声音人性化与空间消耗两个问题。

在早期的电子游戏中，静态的音频贴片会反复的出现在游戏进程当中。尤其是在游戏内容精简的解谜类或休闲类游戏中，数以千计的反复播放势必造成玩家的听觉疲劳并降低玩家的游戏体验。基于这样的考虑，很多之后的游戏会运用多个变形处理的音频集合应对一个动作，或是循环播放，或是随机播放。这样的技术被广泛运用于FPS游戏中的射击声、RPG游戏中的脚步声等等。然而，这样处理的弊端在于存储空间的双倍乃至多倍开销。

对于这个问题，一个重要的解决方式就是对短持续时间的音效进行动态实时的处理，使玩家在缓解对重复性音效的疲劳感的同时，又保证容量的精简。如今，大部分主流游戏编程语言，如Java、c++、c#等，都已搭载DSP模块，可方便的供游戏开发者调用以实现动态处理。很多休闲类游戏，如宝石迷情等，都使用玩家的连击变量来控制音效的频率：随着连击数的增加，音效的音高与电平都会产生相应变化。这样一来，玩家的“成就感”就能在音效动态处理的基础上得以提升。在专业的游戏音频引擎（如Fmod和Wwise）里，声音设计师还可以在多轨工作站里调制更丰富的音色库、使用更多的实时处理方式（粒子合成、减法合成等）。通过与各个游戏参数进行复杂匹配，音响的实时变化能够更精准的表达出游戏环境和玩家情绪的变化。不仅如此，许多AAA级大作还在音频集合的概念上辅以实时处理的技术，使脚步、枪声等高频触发音效更为人性化。

四、结语

沉浸式音频设计为次世代游戏带来臻于完美的声音体验。通过声音的辅助，玩家与虚拟角色之间的距离进一步被拉近，且玩家能更容易通过与声音的共鸣产生对游戏世界的共情。

尽管如此，沉浸式音频设计还是为开发者带来了一些新的困难与挑战。例如声场、音量、频率等参数的随机化处理势必会使得声音系统占用的资源加大且造成混音难度的直线上升。所幸的是，Fmod与Wwise中已经引入音频工作站的框架，使系统的动态缩混变得尤为方便。同时，各个音频素材的播放还能设置优先级。这样，在控制整体音量的同时，指定音效能在需要之时“遮蔽”其他次要音效，以保证游戏整体的统一变化。